CN102175684A - 氧化铝瓷玻璃相成分的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了氧化铝瓷玻璃相成分的测定方法，步骤为：a）取氧化铝块体抛光，洗涤，烘干至恒重；b)块体用稀硝酸微沸2小时，过滤，定容滤液；c）用标准EDTA和硫酸铜溶液滴定滤液中的铝；d)用EDTA溶液滴定滤液中的钙；e）沉淀洗涤，灰化后，加3-4g氢氧化钠碱熔，冷却提取，加浓盐酸，水浴，使熔融物溶解，低温蒸至小体积，加动物胶溶液，搅拌，静置，过滤，用稀盐酸充分洗涤沉淀，定容滤液，重复d)步骤，测定滤液中的钙；f)由d)、e)可求玻璃相中氧化钙的含量，由c)、d)可知氧化铝和氧化钙的相对量，进而求得玻璃相中氧化铝的含量；g)将e)中的沉淀转移至恒重的瓷坩埚中，灰化，灼烧至恒重，求出氧化硅的含量。本方法操作简单，成本低，结果准确。

Description

氧化铝瓷玻璃相成分的测定方法

技术领域

本发明涉及无机材料成分分析，尤其是氧化铝陶瓷中玻璃相含量的测定。

背景技术

氧化铝陶瓷的主要成分是α-Al₂O₃，人们通常把Al₂O₃含量大于75%的陶瓷称为高氧化铝瓷。氧化铝瓷的机械强度特别高，超过了一般的铸铁和铸钢，在1000℃左右的高温下机械强度基本保持不变。氧化铝瓷的介电常数小，体积电阻率大，介质损耗小，耐热冲击强度大，几乎含有电子器件中应用的绝缘材料应具备的所有良好的性能。

氧化铝瓷其相结构为刚玉相、玻璃相和气孔。所谓玻璃相即Al₂O₃-SiO₂-CaO三者之结合，瓷中的SiO₂和CaO全部在玻璃相中，而Al₂O₃只有少部分与SiO₂和CaO结合形成玻璃相，大部分以刚玉相存在。

适量的玻璃相可以作为缓冲热应力的吸收剂，防止制品开裂；在电化学腐蚀中，玻璃相能在制品和熔融玻璃液之间，或者在具有不同势能的制品两端在一定程度上起导体作用，另外玻璃相使制品保持致密或不透气结构。陶瓷中玻璃相的存在也有不利的一面。玻璃相是陶瓷体中最薄弱的环节，首先析出，影响制品的热强度和耐蚀性，玻璃相析出的同时放出气泡，气泡在玻璃液和制品界面处易与玻璃液混合，使产品产生气泡，影响产品质量，在渗透侵蚀制品的过程中，玻璃相分布不均时，局部侵蚀严重影响制品的整体寿命。玻璃相的析出，破坏了制品的结构，成为多孔体，增加了制品与玻璃液的相互作用界面，进一步加速侵蚀。

陶瓷中玻璃相的组成和数量是至关重要的，对瓷而言，它可以连接体材料和气孔，使陶瓷成为一个致密的整体，同时也可以使瓷的烧结温度降低和晶粒细化，是陶瓷显微结构的重要组成部分。对陶瓷金属而言，适当的玻璃相有助于得到气密和高强度的封接。组成和数量不同，其封接效果也不同。了解瓷中玻璃相的数量和组成，不管是对陶瓷本身还是对其金属化而言都具有十分重要的意义。

在目前报道的95瓷中玻璃相的成分分析中，块体测试方法在酸处理过程中，玻璃相中氧化铝和氧化钙很难溶出，并且在微热过程中盐酸具有很强的挥发性。另外用钢钵将氧化铝瓷磨成细粉，虽溶出性好，但由于氧化铝瓷硬度大，实际操作困难，而且实验过程中引入铁杂质，误差较大。

发明内容

本发明的目的是针对目前玻璃相测定的不足而提出的一种氧化铝瓷玻璃相成分的测定方法，其具有简单快速准确等特点。

本发明的目的是这样实现的：

一种氧化铝瓷玻璃相成分的测定方法，包括以下具体步骤：

a）取厚度为1mm，质量为0.2g-0.4g的氧化铝块体，抛光，洗涤，烘干至恒重，用分析天平称重；

b）块体用5%的稀硝酸微沸2小时，静置至微热过滤，用中速定量滤纸过滤，滤液定容至100ml容量瓶；

c）取10ml定容滤液于250ml锥形瓶中，加入过量的EDTA溶液，煮沸，加入醋酸钠溶液至pH=4-5，加热煮沸3分钟，加PAN乙醇溶液指示剂2-3滴，用0.004mol/L的CuSO₄溶液滴定至亮紫色，加一小勺NaF，加热煮沸3分钟，加入PAN指示剂2-3滴，用CuSO₄溶液滴定至亮紫色，加一小勺NaF再重复一次，记下读数，平行滴定三次，求平均值；

d) 取10ml定容滤液于250ml锥形瓶中，加入20ml三乙醇胺—氢氧化钾混合溶液和0.01克钙混合指示剂，用0.002mol/L的EDTA溶液滴定至由紫红色转变纯蓝色，即为终点，平行滴定三次，求平均值；

e）将b）步骤中过滤后的沉淀即未溶解的氧化铝，用热水洗涤2-3次，灰化后，加3-4g氢氧化钠高温碱熔，冷却后用热水提取至烧杯中，加入20ml浓盐酸，80℃-90℃水浴20分钟，使熔融物溶解，低温蒸至小体积，加入10ml动物胶溶液，充分搅拌，静置，过滤，用稀盐酸洗涤沉淀2-3次，滤液定容至100ml容量瓶，重复d)步骤，测定二次滤液中的钙含量，平行滴定三次，求平均值；

f)根据d)、e)步骤滴定结果求得玻璃相中氧化钙的含量，由c)、d)步骤可知玻璃相中氧化铝和氧化钙的相对量，进而求得玻璃相中氧化铝的含量；

g)将e)步骤中过滤后的动物胶凝聚后的硅酸沉淀转移至已恒重的瓷坩埚中，灰化，在900℃-1000℃灼烧至恒重，测量玻璃相中氧化硅的含量。

本发明克服了利用粉体测定氧化铝瓷玻璃相的不足，能快速准确测定玻璃相中各成分的含量，成本低，易操作。

具体实施方式

实施例

以92瓷为例：

a）取氧化铝块体1mm×10mm×20mm,抛光，洗涤，烘干至恒重，用分析天平称重,m₁=0.2894g，m₂=0.2755g；

b) 块体用100ml 5%的稀硝酸微沸2小时，静止后微热过滤，用中速定量滤纸过滤，用热水洗涤沉淀2-3次，滤液完全转移至100ml容量瓶中，定容；

c）取10 ml滤液于250 ml锥形瓶中，加入25ml(过量) EDTA溶液，煮沸，加入5 ml醋酸钠溶液，加热煮沸3分钟，加PAN乙醇溶液指示剂2-3滴，用3.44×10^-3mol/L（经标准EDTA溶液标定）的CuSO₄溶液滴定至亮紫色，加一小勺NaF，加热煮沸3分钟，加入PAN指示剂2-3滴，用CuSO₄溶液滴定至亮紫色，加一小勺NaF再重复一次，记下读数，平行滴定三次，求平均值。

Al₂O₃%= C_(CuSO4)×M_(Al2O3)×V×100×10^-3/20G

C_(CuSO4)：硫酸铜溶液的浓度（mol/L）

V：滴定时消耗的硫酸铜溶液体积（ml）

G：试样重量（g）

M_(Al2O3) ：Al₂O₃的相对分子质量（102）

d) 取10 ml定容后的滤液于250 ml锥形瓶中，加入20 ml三乙醇胺—氢氧化钾混合溶液和0.01克钙混合指示剂，用1.74×10^-3mol/L的EDTA溶液（经标准CaCO₃溶液标定）滴定至由紫红色转变纯蓝色，即为终点，平行滴定三次，求平均值。

CaO% =C_(EDTA)×M_(CaO)×V×100×10^-3/10G

C_(EDTA)：EDTA溶液浓度（mol/L）

V：滴定时消耗的EDTA溶液体积（ml）

G：试样重量（g）

M_(CaO)：CaO的相对分子质量（100.08）

e）沉淀洗涤2-3次，灰化后，加3-4g氢氧化钠高温碱熔，冷却后用热水提取，加入20ml浓盐酸，80℃-90℃水浴20分钟，使熔融物溶解，低温蒸至小体积，加入10ml动物胶溶液，充分搅拌，静置，过滤，用稀盐酸洗涤沉淀2-3次，滤液定容至100ml容量瓶，重复d)步骤，测定二次滤液中的钙含量，平行滴定三次，求平均值；

f)根据d)、e)步骤滴定结果可求得玻璃相中氧化钙的含量，由c)、d)步骤可知玻璃相中氧化铝和氧化钙的相对量，进而可求得玻璃相中氧化铝的含量。

g)将e)步骤中的沉淀转移至已恒重的瓷坩埚中，灰化，在900℃-1000℃灼烧至恒重，测量玻璃相中氧化硅的含量。

测定结果：

瓷片质量

Al2O3%

CaO%

Al2O3：CaO

CaO

Al2O3

SiO2

m1=0.2894g

4.01

1.94

2.07:1

0.0059g

0.0122g

0.0061g

m2=0.2755g

3.97

2.01

1.98:1

0.0055g

0.0109g

0.0058g

Claims (1)

1.一种氧化铝瓷玻璃相成分的测定方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤：

a）取厚度为1mm，质量为0.2g-0.4g的氧化铝块体,抛光，洗涤，烘干至恒重，用分析天平称重；

b）块体用5%的稀硝酸微沸2小时，静置至微热过滤，用中速定量滤纸过滤，滤液定容至100ml容量瓶； 

c）取10ml定容滤液于250ml锥形瓶中，加入过量的EDTA溶液，煮沸，加入醋酸钠溶液至pH=4-5，加热煮沸3分钟，加PAN乙醇溶液指示剂2-3滴，用0.004mol/L的CuSO₄溶液滴定至亮紫色，加一小勺NaF，加热煮沸3分钟，加入PAN指示剂2-3滴，用CuSO₄溶液滴定至亮紫色，加一小勺NaF再重复一次，记下读数，平行滴定三次，求平均值；

d) 取10ml定容滤液于250ml锥形瓶中，加入20ml三乙醇胺—氢氧化钾混合溶液和0.01克钙混合指示剂，用0.002mol/L的EDTA溶液滴定至由紫红色转变纯蓝色，即为终点，平行滴定三次，求平均值；

e）将b）步骤中过滤后的沉淀即未溶解的氧化铝，用热水洗涤2-3次，灰化后，加3-4g氢氧化钠高温碱熔，冷却后用热水提取至烧杯中，加入20ml浓盐酸，80℃-90℃水浴20分钟，使熔融物溶解，低温蒸至小体积，加入10ml动物胶溶液，充分搅拌，静置，过滤，用稀盐酸洗涤沉淀2-3次，滤液定容至100ml容量瓶，重复d)步骤，测定二次滤液中的钙含量，平行滴定三次，求平均值；

f)根据d)、e)步骤滴定结果求得玻璃相中氧化钙的含量，由c)、d)步骤可知玻璃相中氧化铝和氧化钙的相对量，进而求得玻璃相中氧化铝的含量；

g)将e)步骤中过滤后的动物胶凝聚后的硅酸沉淀转移至已恒重的瓷坩埚中，灰化，在900℃-1000℃灼烧至恒重，测量玻璃相中氧化硅的含量。